為下一代柔性可穿戴電子設(shè)備供電的電池需要出色的機(jī)械彎曲性和可折疊性。本文中，設(shè)計(jì)和制造了一種由超長(zhǎng)MnO
2納米線和石墨烯納米片構(gòu)成的自立的混合納米體系結(jié)構(gòu)，作為柔性和可折疊鋅離子電池（ZIBs）的先進(jìn)且輕巧的正極。新設(shè)計(jì)的電池不僅具有基于總正極質(zhì)量的436 Wh kg
-1的高能量密度，而且還具有良好的2000次循環(huán)耐久性。更重要的是，可變形的ZIBs可以在彎曲和折疊情況下運(yùn)行而不會(huì)損失任何容量。具有高能量密度和長(zhǎng)壽命的可折疊ZIBs，對(duì)于智能和可穿戴電子設(shè)備具有廣闊的前景。
Figure 1. a）MnO
2/rGO納米復(fù)合膜的1D/2D雜化結(jié)構(gòu)示意圖及其數(shù)字照片。MnO
2/rGO納米復(fù)合材料的b–d）SEM和e）TEM，f）HRTEM，g）HAADF-SAED，h）HAADF-STEM以及相應(yīng)EDX元素映射圖像。
Figure 2. MnO
2/rGO膜在0.1 A g
-1下的a）恒電流充電/放電曲線和b）循環(huán)穩(wěn)定性。c）在不同電流密度下的充電/放電曲線，以及d）相應(yīng)的倍率性能。混合電極在e）1.0和f）2.0 A g
-1時(shí)的循環(huán)性能。g）我們電池的Ragone圖，與先前報(bào)道的ZIBs進(jìn)行比較。
Figure 3. a）在不同充電/放電深度的異位XRD圖譜。MnO
2/rGO電極在新鮮狀態(tài)b），A狀態(tài)c），B狀態(tài)d）和C狀態(tài)e）下的SEM圖像。f）不同掃描速率下的CV曲線。g）在平臺(tái)I（1.36 V）和II（1.23 V）處獲得的奈奎斯特圖。h）GITT曲線以及充電/放電過(guò)程中相應(yīng)的離子擴(kuò)散系數(shù)。
Figure 4. a）柔性和可折疊ZIB單元的示意圖。ZIB電池在不同機(jī)械變形下的b）恒電流充電/放電曲線和c）循環(huán)穩(wěn)定性。d–g）ZIB電池在平坦、彎曲和折疊狀態(tài)下，為電動(dòng)風(fēng)扇供電的數(shù)碼照片。h–i）使用ZIB電池作為柔性電子表帶。j）兩個(gè)連接的ZIB電池可點(diǎn)亮四個(gè)紅色LEDs。
相關(guān)研究成果于2021年由西北工業(yè)大學(xué)與陜西石墨烯聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室Jian-Gan Wang課題組和特拉華大學(xué)Bingqing Wei課題組，發(fā)表在Adv. Funct. Mater.（DOI: 10.1002/adfm.202007397）上。原文：Highly electrochemical active composites based on capacitive graphene/aniline oligomer hybrid for high-performance sustainable energy storage devices。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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